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Die Bedeutung von Nährstoffen im Kontext der Wundheilung.

Die Wundheilung ist ein komplexer physiologischer Prozess, der in zahlreichen biochemischen Teilprozessen abläuft. Damit diese reibungslos ablaufen können, werden spezifische Nährstoffe benötigt. Diese Zusammenhänge und Erkenntnisse zu den Einflussfaktoren der Wundheilung sind das Ergebnis langjähriger wissenschaftlicher Forschung. In diesem Kontext wurden mehr als 50 klinische, randomisierte und kontrollierte Studien durchgeführt

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Gewebeaufbau.

Bei jeder Operation entsteht eine Wunde. Das heißt Gewebe wird zerstört und der Organismus ist bestrebt möglichst schnell neues Gewebe aufzubauen. Durch die entstandene Wunde befindet sich der Körper in einer katabolen Stoffwechsellage - er baut also körpereigene Substanzen ab.

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Nährstoffhaushalt.

Jetzt ist es wichtig, den Organismus so schnell wie möglich in eine anabole Stoffwechsellage zu bringen und körpereigenes Gewebe aufzubauen. Für diesen Wiederaufbau von Gewebe benötigt der Mensch deutlich mehr Nährstoffe als zuvor. Hinzu kommt, dass ein bestehender Nährstoffmangel eine reibungslose Heilung erschwert. 

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Wundheilung.

Ein Nährstoffmangel kann mit einer fehlerhaften Narbenbildung und damit einem unbefriedigenden ästhetischen Ergebnis einhergehen. Weiterhin besteht die Gefahr, dass es zu einer Verzögerung der Heilung oder zu chronischen Wundheilungsstörungen kommen kann.

Die Funktion wichtiger Nährstoffe im Wundheilungsprozess.

Die Wundheilung besteht aus komplexen und ineinander verschachtelten biochemischen Prozessen, welche nur mit den dafür notwendigen Nährstoffen ablaufen können. Für ein besseres Verständnis wird hier beispielhaft die physiologische Funktion der wichtigsten im Wundheilungsprozess benötigten Nährstoffe kurz und vereinfacht dargestellt. 

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Bei Kollagenhydrolysat handelt es sich um enzymatisch gelöstes Kollagen vom Typ 1. Dieses Kollagen ist auch Bestandteil der menschlichen Haut und Knochen. Kollagenhydrolysat besteht aus sogenannten Peptiden und ist reich an spezifischen Aminosäuren wie Arginin und Prolin, welche im Wundheilungsprozess essentiell für den Wiederaufbau von Gewebe sind. Kollagenhydrolysat ist aufgrund seines geringen Molekulargewichts leicht verdaulich und resorbierbar, mit anschließend guter Verteilung im menschlichen Organismus [1,2].

Die Wirkungsweise von Kollagenhydrolysat im Wundheilungsprozess begründet sich auf verschiedenen Wirkmechanismen. Zum einen können die Kollagen-Peptide direkt die Produktion von neuem Kollagen, Elastin und Hyaluronsäure stimulieren und damit neu gebildetes Gewebe festigen. Zum anderen liefern die freien Aminosäuren der Kollagen-Peptide die Grundbausteine für die Bildung der Kollagen- und Elastinfasern [1,3].

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Im Allgemeinen werden alle proteinbildenden Aminosäuren für die Wundheilung benötigt. Die bedeutsamste und am besten erforschte Aminosäure ist jedoch die stickstoffreiche, semi-essentielle Aminosäure Arginin [2].

Einer der wichtigsten wundheilungsfördernden Effekte von Arginin beruht auf der Induktion der Zellteilung und der Neubildung von Blutgefäßen (Angiogenese). Dabei wird Arginin durch das Enzym Stickstoffmonoxid-Synthetase zu Stickstoffmonoxid umgesetzt. Über die Freisetzung des Wachstumsfaktors VEGF (vascular endothelial growth factor) wirkt Stickstoffmonoxid schließlich stimulierend auf die Angiogenese und die Zellteilung [4]. Darüber hinaus regt Arginin den Aufbau von Kollagen an. Arginin dient hierbei als Vorstufe für die Synthese des Kollagen-Bausteins Hydroxyprolin. Studien zeigen, dass eine Arginin-Supplementierung den Hydroxyprolin-Gehalt und die Reißfestigkeit im Wundgewebe erhöht. Weitere positive Effekte von Arginin auf die Wundheilung sind die Verbesserung der Funktion von Immunzellen (T-Lymphozyten) [5,6].

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Kupfer ist als wertvolles Spurenelement an einer Vielzahl von Körperfunktionen beteiligt und übt auch im Kontext der Wundheilung einen positiven Einfluss aus.

Ähnlich zu Arginin wurde für Kupfer ein stimulierender Effekt auf die VEGF–Bildung durch Keratinozyten (Hautzellen) nachgewiesen. VEGF (vascular endothelial growth factor) ist ein Wachstumsfaktor, der induzierend auf die Neubildung von Blutgefäßen (Angiogenese) wirkt [4,7].

Darüber hinaus hat Kupfer auch wichtige Funktionen in der Remodellierungsphase der Wundheilung, in der ein langsamer Umbau des Bindegewebes unter Bildung von stabilem Kollagen erfolgt. In dieser Phase gewährleistet Kupfer die optimale Funktionsweise der Lysyloxidase, einem Enzym, das für die Quervernetzung und damit für die Stabilität von Kollagen verantwortlich ist. Weiterhin verfügt Kupfer über antioxidative Eigenschaften und fördert die Wundkontraktion und den Wundverschluss [2,4].

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Im Kontext der Wundheilung ist Zink das bekannteste und am besten erforschte Spurenelement. Als Kofaktor von über 300 Enzymen ist es für eine Vielzahl von Stoffwechselreaktionen unentbehrlich. Beispiele von Zink enthaltenden Enzymen, die in verschiedenen Prozessen der Wundreparatur eine bedeutende Rolle spielen, sind Enzyme der Kollagenbildung, Metalloproteasen (für den Umbau von Bindegewebe) sowie Enzyme der DNA- und Proteinsynthese (für die Zellteilung). Weiterhin stärkt Zink die Immunabwehr und ist Bestandteil des antioxidativen Schutzsystems, das Zellen vor einer Zerstörung durch reaktive Sauerstoffspezies schützt [2,8,9].

Ein Zinkmangel beeinträchtigt die überaus wichtigen Funktionen jeder dieser Enzyme und führt letztendlich zu einer Verzögerung der Wundreparatur. Unter Zinkmangel sind Kollagensynthese und Zellteilung vermindert, was eine geringere Wundstärke und einen verzögerten Wundverschluss nach sich zieht. Des Weiteren wird die körpereigene Immunabwehr durch eine Unterversorgung mit Zink negativ beeinflusst und die Anfälligkeit für Wundinfektionen ist erhöht [2].

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Das wasserlösliche Vitamin C (Ascorbinsäure) wird bei der Wundheilung für die Ausbildung von stabilen Kollagensträngen und somit für die Festigung des neu gebildeten Gewebes benötigt. Hierbei ist Vitamin C an einer enzymatischen Modifikation des Kollagens beteiligt. Dieser entscheidende Schritt in der Kollagensynthese führt zu einer Quervernetzung und Festigung der Kollagenstruktur. Ein Mangel an Vitamin C resultiert in einer verminderten Kollagenstabilität und einer Verzögerung der Wundheilung. Neben diesen Kollagen-festigenden Eigenschaften wirkt sich Vitamin C auch positiv auf die Immunabwehr aus und schützt vor Wundinfektionen. Es erhöht die Aktivität von weißen Blutzellen (Leukozyten), welche eingedrungene Mikroorganismen im Wundgebiet aufspüren und zerstören [10].

Weiterhin unterstützt Vitamin C die Wundheilung als hochwirksames Antioxidans, das reaktive Sauerstoffspezies, sogenannte freie Radikale, abfängt und unschädlich macht. Freie Radikale werden im Wundheilungsprozess vermehrt gebildet und wirken stark zellschädigend [7,11,12].

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Vitamin D3 ist eines der fünf fettlöslichen Vitamine der D-Gruppe, das bei der Wundreparatur für viele Funktionen benötigt wird. Dabei übernimmt es vorrangig Aufgaben in der Immunabwehr, indem es die Produktion des antimikrobiellen Peptids Cathelicidin anregt. Antimikrobielle Peptide wie Cathelicidin agieren als Art körpereigene Antibiotika, die Bakterien binden und neutralisieren können. Darüber hinaus stimuliert Cathelicidin die Vaskularisation (Blutgefäßbildung) und den Wundverschluss (Epithelialisierung). Durch die Induktion der Cathelicidin-Produktion spielt Vitamin D3 somit eine wichtige Rolle im Schutz vor Wundinfektionen [13].

Vitamin D3 kann vom menschlichen Körper mit Hilfe von Sonnenlicht selbst hergestellt werden. Da bei den meisten Menschen die Sonnenexposition jedoch unzureichend ist und Lebensmittel keine nennenswerten Mengen dieses Vitamines enthalten, kommt es bei einem Großteil der Bevölkerung zu einer Mangelversorgung. Eine Unterversorgung mit diesem Vitamin erhöht das Risiko von Wundinfektionen und verzögert die Wundheilung [7,14].

Quellen:
[1] Sibilla, S., Godfrey, M., Brewer, S., Budh-Raja, A., and Genovese, L. (2015). An Overview of the Beneficial Effects of Hydrolysed Collagen as a Nutraceutical on Skin Properties. Scientific Background and Clinical Studies. The Open Nutraceuticals Journal 8, 29-42.
[2] Arnold, Meghan; Barbul, Adrian (2006). Nutrition and Wound Healing. Plastic and Reconstructive Surgery 117, 42S-58S.
[3] Lee, S.K., Posthauer, M.E., Dorner, B., Redovian, V., and Maloney, M. (2006). Pressure Ulcer Healing with a Concentrated, Fortified, Collagen Protein Hydrolysate Supplement: A Randomized Controlled Trial. Advances in Skin & Wound Care 19 (2), 92-96.
[4] Wild, Thomas; Auböck, Josef (2007). Manual der Wundheilung. Chirurgisch-dermatologischer Leitfaden der modernen Wundbehandlung. Vienna: Springer-Verlag/Wien.
[5] Wu, Guoyao; Bazer, Fuller W.; Davis, Teresa A.; Kim, Sung Woo; Li, Peng; Marc Rhoads, J. et al. (2009). Arginine Metabolism and Nutrition in Growth, Health and Disease. Amino acids 37 (1), 153-168.
[6] Agaiby, Atif D.; Dyson, Mary (1999). Immuno-inflammatory Cell Dynamics During Cutaneous Wound Healing. Journal of Anatomy 195 (4), 531-542.
[7] Deutsche Gesellschaft für Ernährung (DGE); Österreichische Gesellschaft für Ernährung (ÖGE); Schweizerische Gesellschaft für Ernährung (SGE); Schweizerische Vereinigung für Ernährung (SVE) (Hg.) (2013). Referenzwerte für die Nährstoffzufuhr. 1. Auflage, 5. überarbeiteter Nachdruck. Neustadt an der Weinstraße. Neuer Umschau Buchverlag.
[8] Christian, P.; West, K P Jr (1998). Interactions Between Zinc and Vitamin A: An Update. The American Journal of Clinical Nutrition 68 (2 Suppl), 435S-441S.
[9] Lansdown, Alan B G; Mirastschijski, Ursula; Stubbs, Nicky; Scanlon, Elizabeth; Agren, Magnus S. (2007). Zinc in Wound Healing: Theoretical, Experimental, and Clinical Aspects. Wound Repair and Regeneration: Official Publication of the Wound Healing Society [and] the European Tissue Repair Society 15 (1), 2-16.
[10] MacKay, Douglas; Miller, Alan L. (2003). Nutritional Support for Wound Healing. Alternative Medicine Review 8 (4), 359-377.
[11] Blass, S.C., Goost, H., Tolba, R.H., Stoffel-Wagner, B., Kabir, K., Burger, C., Stehle, P., and Ellinger, S. (2012). Time to Wound Closure in Trauma Patients with Disorders in Wound Healing is Shortened by Supplements Containing Antioxidant Micronutrients and Glutamine: A PRCT. Clinical Nutrition 31, 469-475.
[12] Barbosa, E., Faintuch, J., Machado Moreira, E.A., Goncalves da Silva, V.R., Lopes Pereima, M.J., Martins Fagundes, R.L., and Filho, D.W. (2009). Supplementation of Vitamin E, Vitamin C, and Zinc Attenuates Oxidative Stress in Burned Children: A Randomized, Double-blind, Placebo-controlled Pilot Study. Journal of Burn Care & Research 30, 859-866.
[13] Groß, K. (2010). Die Wirkung von Vitamin D3-Analoga auf die Cathelicidin-Expression in der Haut bei Psoriasis. Dissertation zum Erwerb der Zahnheilkunde an der Medizinischen Fakultät der Ludwig-Maximilians-Universität zu München.
[14] Burkiewicz, C.J.C.C., Guadagnin, F.A., Skare, T.L., Nascimento, M.M.d., Servin, S.C.N., and Souza, G.D.d. (2012). Vitamina D e cicatrização de pele. Estudo Prospectivo, Duplo-cego, Placebo controlado na Cicatrização de úlceras de perna. Revista do Colégio Brasileiro de Cirurgiões 39, 401-407.

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